閆歌

摘要：起重機(jī)國(guó)外產(chǎn)品站在國(guó)際的第一線，先進(jìn)的監(jiān)控管理技術(shù)已經(jīng)完全發(fā)展到全數(shù)字化控制系統(tǒng)的程度，主要由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)，分析起重機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，給出合理的運(yùn)行建議，在一定程度上提高了工業(yè)自動(dòng)化的水平，為提高生產(chǎn)效率，節(jié)省維護(hù)成本，降低不可測(cè)事故的發(fā)生幾率起到了卓越的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在起重機(jī)運(yùn)行管理中的具體應(yīng)用

引言

在系統(tǒng)中，起重機(jī)監(jiān)控服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)起重機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并進(jìn)行超速、超重、碰撞等預(yù)警分析。監(jiān)控軟件采用B/S架構(gòu)，在監(jiān)控顯示大屏上，通過三維仿真場(chǎng)景和表格、曲線等方式，動(dòng)態(tài)顯示起重機(jī)群的運(yùn)行狀況，還可以通過監(jiān)控終端、移動(dòng)監(jiān)控終端和手持監(jiān)控設(shè)備，隨時(shí)查看起重機(jī)的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在起重機(jī)運(yùn)行管理的重要意義

施工生產(chǎn)主要由各種機(jī)械和勞務(wù)工人配合管理完成，而其中起重機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中起到關(guān)鍵作用的施工機(jī)械。運(yùn)行的安全管理主要是對(duì)起重機(jī)的安全管理。物聯(lián)網(wǎng)的核心其實(shí)就是對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行安全防護(hù)及監(jiān)管。通過對(duì)其重要參數(shù)進(jìn)行信息化的采集、數(shù)字化的管理，來保障施工安全生產(chǎn)，避免群塔作業(yè)碰撞、禁行區(qū)域防護(hù)、防止起重機(jī)傾翻等。并提供給職能部門重要數(shù)據(jù)，方便規(guī)范管理，有力地保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2起重機(jī)運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)主要存在以下四點(diǎn)問題

2.1傳感器檢測(cè)精度低。無(wú)論是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還是國(guó)外的起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用的檢測(cè)儀表與糾偏技術(shù)的基本原理是一致的：將編碼器、感應(yīng)開關(guān)、限位開關(guān)或傳感器等采集到的信號(hào)，通過控制系統(tǒng)輸入到PLC中，進(jìn)行自動(dòng)糾偏或手動(dòng)糾偏。

2.2聯(lián)網(wǎng)成本高。現(xiàn)在雖然有一部分起重機(jī)生產(chǎn)商已經(jīng)將起重機(jī)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)系在一起，但由于它們大都采用有線或者高費(fèi)用的公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使起重機(jī)使用者要承受高額的維護(hù)費(fèi)用，違反了最初的低成本高收益的目的。

2.3監(jiān)控不及時(shí)?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展讓監(jiān)控技術(shù)上了一個(gè)新的臺(tái)階，監(jiān)控方法已經(jīng)從傳統(tǒng)的單一式的有線的單參數(shù)的監(jiān)控方式發(fā)展到了無(wú)線遠(yuǎn)程多參數(shù)監(jiān)控階段。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，限制了監(jiān)控的功能，使監(jiān)控者不能在第一時(shí)間內(nèi)得到起重機(jī)的工作狀態(tài)，無(wú)法及時(shí)做出診斷，往往耽誤了發(fā)現(xiàn)起重機(jī)問題的最好時(shí)機(jī)，從而使使用者蒙受巨大的損失。

2.4信息集成度低?，F(xiàn)在大多數(shù)起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都是將一臺(tái)起重機(jī)械的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集到起重機(jī)械的控制室，然后提供給操作人員，并沒有將所有起重機(jī)械的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總分析，這就造成了信息孤島，使得企業(yè)決策者無(wú)法利用寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)做出合理的決策來提升生產(chǎn)效率。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在起重機(jī)運(yùn)行管理中的具體應(yīng)用

3.1數(shù)據(jù)應(yīng)用。（1）運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括門式起重機(jī)大車、小車的位置、速度，門座起重機(jī)臂架旋轉(zhuǎn)方位角、俯仰角和變幅幅度，吊鉤的載重、位置、速度，電機(jī)的電流、電壓、轉(zhuǎn)速，電纜卷筒空滿狀態(tài)等。（2）環(huán)境數(shù)據(jù)，主要是風(fēng)速、風(fēng)向等。（3）視頻數(shù)據(jù)，包括大車軌道、小車軌道、吊鉤、柔性腿、卷筒等各位置的圖像。

目前起重機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述三類數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但只是單獨(dú)的系統(tǒng)，沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成，需要在不同的終端和界面上進(jìn)行查看和操作，特別是控制系統(tǒng)的操作記錄和視頻沒有關(guān)聯(lián)，在故障排查時(shí)查找圖像比較繁瑣。只在駕駛室和電氣房安裝有監(jiān)控終端，供管理人員查看和操作。

起重機(jī)狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過3D視景的方式，直觀清晰地進(jìn)行展示，并配有表格和趨勢(shì)曲線圖，實(shí)時(shí)顯示起重機(jī)群運(yùn)行數(shù)據(jù)。

環(huán)境數(shù)據(jù)由風(fēng)速儀等設(shè)備獲取，視頻通過安裝在起重機(jī)各個(gè)位置的攝像機(jī)進(jìn)行采集，利用通訊網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)協(xié)議，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)最復(fù)雜，也是運(yùn)行安全最關(guān)鍵數(shù)據(jù)。起重機(jī)上配備了各種類型的傳感器，以PLC為核心的控制系統(tǒng)已經(jīng)比較全面的監(jiān)測(cè)了單機(jī)各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括速度、位置、限位狀態(tài)等基本數(shù)據(jù)，還有大車剛性腿和柔性腿行程差等計(jì)算數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中，還可以通過GPS測(cè)量設(shè)備直接測(cè)量門式起重機(jī)大梁偏斜、門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)角度等數(shù)據(jù)。運(yùn)用組網(wǎng)技術(shù)，可以將控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，進(jìn)行分析處理和展示。

3.2設(shè)備應(yīng)用

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。門式起重機(jī)大梁上安裝無(wú)線網(wǎng)橋CPE，通過網(wǎng)線連接到電控箱內(nèi)的交換機(jī)，以POE模式供電。CPE與無(wú)線AP連接，以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通訊。

（2）嵌入式測(cè)控機(jī)。安裝于門式起重機(jī)電氣房的嵌入式測(cè)控機(jī)利用通訊網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)模塊采集衛(wèi)星定位和風(fēng)速等數(shù)據(jù)，并控制駕駛室的報(bào)警器，利用RTK固定站和衛(wèi)星接收機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，獲得門式起重機(jī)位置、大車行程和速度、大梁偏斜等數(shù)據(jù)。測(cè)控機(jī)同時(shí)接收監(jiān)控中心的各種預(yù)警和控制指令，如目標(biāo)位置指示、碰撞預(yù)警等。

（3）電控箱。在門式起重機(jī)大梁橫梁內(nèi)的三防電控箱里安裝有以太網(wǎng)交換機(jī)、一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)和開關(guān)電源模塊，交換機(jī)通過屏蔽以太網(wǎng)網(wǎng)線連接到電氣房的交換機(jī)。

（4）姿態(tài)測(cè)量設(shè)備。于大梁剛腿和柔腿側(cè)各安裝的一套衛(wèi)星定位測(cè)姿設(shè)備包括支柱、衛(wèi)星天線和接收機(jī)，接收機(jī)通過RS-422信號(hào)線連接到電控箱的通訊網(wǎng)關(guān)。于上小車頂棚安裝的一套衛(wèi)星定位姿態(tài)設(shè)備包括支柱、衛(wèi)星天線和接收機(jī)，接收機(jī)通過RS-422信號(hào)線連接到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再通過一對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋CPE連接到大梁電控箱的交換機(jī)。

（5）報(bào)警設(shè)備。聲光報(bào)警器負(fù)責(zé)傳達(dá)各種預(yù)警報(bào)警信號(hào)，如超速、碰撞預(yù)警等，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到模擬量采集模塊，利用模塊的IO輸出端口啟動(dòng)駕駛室的報(bào)警器，向駕駛員發(fā)出聲光報(bào)警。

安裝于門座起重機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、報(bào)警設(shè)備與RTU模塊功能同門式起重機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)設(shè)備，只介紹以下兩種設(shè)備。

①嵌入式測(cè)控機(jī)。在駕駛室中安裝起重機(jī)械運(yùn)行測(cè)控機(jī)，利用通訊網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)模塊采集衛(wèi)星定位和風(fēng)速等數(shù)據(jù)，并控制駕駛室的報(bào)警器;利用RTK固定站和衛(wèi)星接收機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，獲得門座起重機(jī)大車位置、懸臂架高度、回轉(zhuǎn)角度和臂架角度等數(shù)據(jù)。測(cè)控機(jī)同時(shí)接收監(jiān)控中心的各種預(yù)警和控制指令，如目標(biāo)位置指示、碰撞預(yù)警等。

②姿態(tài)測(cè)量設(shè)備。在懸臂架底部、懸臂架中部、懸臂架最高點(diǎn)各安裝一套衛(wèi)星定位測(cè)姿設(shè)備，測(cè)量大車位置、懸臂架高度、回轉(zhuǎn)角度和臂架角度等數(shù)據(jù)。衛(wèi)星定位測(cè)姿設(shè)備通過RS-422總線連接到電控箱內(nèi)的通訊網(wǎng)關(guān)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所示，國(guó)外的起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素眾多，涉及多個(gè)起重機(jī)參數(shù)，智能性好，自動(dòng)化程度高，代表著國(guó)際上最先進(jìn)的起重機(jī)監(jiān)控技術(shù)和起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的最高水平和發(fā)展趨勢(shì)。

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（作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院）